VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF ROAD STRUCTURES ADMINISTRATIVNÍ BUDOVA V BRNĚ ADMINISTRATIVE BUILDING IN BRNO BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR Bc. MICHAELA JEČMÍNKOVÁ VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Ing. BOŽENA PODROUŽKOVÁ BRNO 2012
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracoviště B3607 Stavební inženýrství Bakalářský studijní program s prezenční formou studia 3647R013 Konstrukce a dopravní stavby Ústav betonových a zděných konstrukcí ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student Název Vedoucí bakalářské práce Datum zadání bakalářské práce Datum odevzdání bakalářské práce Bc. MICHAELA JEČMÍNKOVÁ Administrativní budova v Brně Ing. Božena Podroužková 30. 11. 2011 25. 5. 2012 V Brně dne 30. 11. 2011...... prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc. Děkan Fakulty stavební VUT
Podklady a literatura Architektonicko-stavební řešení - půdorysy, řezy. Platné normy, zejména: - ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí. 2004; - ČSN EN 1991-1 až 4: Zatížení konstrukcí. 2004 až 2007; - ČSN EN 1992-1-1: Navrhování betonových konstrukcí - Obecná pravidla pro pozemní stavby. 2006; - ČSN EN 206-1: Beton - specifikace, vlastnosti, výroba a shoda. 2001. Další potřebná literatura po dohodě s vedoucí bakalářské práce. Zásady pro vypracování Vypracujte konstrukční řešení celého objektu, který má čtyři nadzemní a jedno podzemní podlaží. Svislé nosné konstrukce tvoří stěny zděné z cihelných bloků a vnitřní kruhové sloupy z monolitického železobetonu. Vodorovné nosné konstrukce jsou navrženy jako lokálně podepřené železobetonové stropní desky s hlavicemi. Schodiště je dvouramenné zakřivené rovněž z monolitického železobetonu. Střecha je plochá. Zaměřte se na stropní konstrukce nad prvním a třetím nadzemním podlažím. Dále navrhněte a posuďte alespoň jeden sloup. Vypracujte výkresy tvaru prvního a třetího podlaží a výkresy výztuže počítaných prvků. Bakalářská práce bude odevzdána 1x v listinné podobě a 2x v elektronické podobě na CD s formální úpravou podle směrnice rektora č.9/2007 (včetně dodatku č.1) a 2/2009 a směrnice děkana č.12/2009. Předepsané přílohy A) Textová část B) Přílohy textové části B1) Použité podklady B2) Statický výpočet B3) Výkresová dokumentace Licenční smlouva poskytovaná k výkonu práva užít školní dílo (3x). Popisný soubor závěrečné práce.... Ing. Božena Podroužková Vedoucí bakalářské práce
Abstrakt Bakalářská práce se zabývá návrhem železobetonové nosné konstrukce administrativní budovy. Práce je zaměřena na návrh a statické posouzení lokálně podepřených stropních desek a sloupů s hlavicemi dle platných norem ČSN EN. Součástí práce je statický výpočet vybraných částí konstrukce, výkresy tvaru a výkresy výztuží. Klíčová slova Lokálně podepřená deska, sloup, železobeton, výztuž, nosná konstrukce, zatížení, statický výpočet, vnitřní síly. Abstract The purpose of this thesis is to present the static design of the supporting structure of the administrative building. The work deals with the design and static evaluation of locally supported slab and columns ended with heads. Thesis is provided with drawing documentation and static analysis. Keywords Locally supported slab, column, reinforced concrete, reinforcement, load-bearing structure, load, static analysis, internal forces.
Bibliografická citace VŠKP JEČMÍNKOVÁ, Michaela. Administrativní budova v Brně. Brno, 2012. 16 s., 108 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí. Vedoucí práce Ing. Božena Podroužková.
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval(a) samostatně, a že jsem uvedl(a) všechny použité informační zdroje. V Brně dne 24.5.2012 podpis autora Bc. MICHAELA JEČMÍNKOVÁ
Poděkování: Tímto bych ráda poděkovala mé vedoucí bakalářské práce Ing. Boženě Podroužkové za cenné rady, připomínky a odborné vedení při zpracování této práce.
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF ROAD STRUCTURES A) TECHNICKÁ ZPRÁVA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR Bc. MICHAELA JEČMÍNKOVÁ VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Ing. BOŽENA PODROUŽKOVÁ BRNO 2012
Obsah 1. Úvod... 10 2. Popis konstrukce objektu... 10 2.1 Základy... 10 2.2 Svislé konstrukce... 10 2.3 Vodorovné konstrukce... 11 2.4 Střešní konstrukce... 11 2.5 Schodiště... 11 3. Materiály... 11 4. Konstrukční řešení... 12 5. Metodika výpočtu vnitřních sil... 13 6. Závěr... 13 7. Seznam použitých zdrojů... 14 8. Seznam použitých zkratek a symbolů... 15 9. Seznam příloh... 16
1. Úvod Bakalářská práce řeší novostavbu administrativní budovy v Brně. Předmětem bakalářské práce je návrh a statické posouzení vybraných částí železobetonové nosné konstrukce. 2. Popis konstrukce objektu Jedná se o podsklepený objekt s jedním podzemním a čtyřmi nadzemními podlažími s plochou střechou. Přibližné půdorysné rozměry jsou 17,8 x 8 m. Konstrukční výška jednotlivých podlaží je 3,1 m. 2.1 Základy Objekt bude založen na základové desce s vrtanými pilotami. Do základové desky budou vetknuty sloupy a výtahová šachta. Dimenzování základové desky a pilot není předmětem této bakalářské práce. 2.2 Svislé konstrukce Svislé konstrukce tvoří stěny zděné z cihelných bloků Porotherm a vnitřní kruhové sloupy z monolitického železobetonu. Obvodové svislé zdivo je navrženo z cihel Porotherm 44 P+D tloušťky 450 mm na maltu MVC 2,5. Vnitřní nosné zdivo je z cihel Porotherm 44 P+D tloušťky 450 mm na maltu MVC 2,5. Zdivo příček je tvořeno příčkovkami Ytong P2-500 tloušťky 125 mm a 75 mm na maltu MVC 2,5. Nosné zdivo bude omítnuto vápenocementovou omítkou tloušťky 10 mm. Příčky budou omítnuty sádrovou omítkou tloušťky 5 mm. Vnitřní sloupy jsou navrženy jako kruhové o průměru 400 mm z monolitického železobetonu. V úrovni stropu jsou sloupy opatřeny plochou hřibovou hlavicí o vnějším průměru 1800 mm a výšce 200 mm. 10
2.3 Vodorovné konstrukce Konstrukce stropů jsou provedeny jako lokálně podepřené železobetonové desky tloušťky 200 mm. V místech podepření sloupy jsou desky zesíleny hřibovými hlavicemi. Po obvodu jsou spojitě uloženy na vnějším nosném zdivu. Ve stropních deskách jsou umístěny čtyři kruhové otvory průměru 200 mm. Pro ztužení objektu jsou v úrovních stropních desek umístěny železobetonové věnce. Ztužující funkci má také výtahová šachta. 2.4 Střešní konstrukce Střešní konstrukce je navržena jako plochá jednoplášťová. Nosnou konstrukci střechy tvoří monolitická železobetonová deska tloušťky 200 mm. Po obvodu střech je umístěná atika výšky 1000 mm ze zdiva tloušťky 300 mm. 2.5 Schodiště Hlavní schodiště je řešeno jako monolitické železobetonové se dvěma zakřivenými rameny a jednou mezipodestou. Šířka ramene je 1200 mm. Vedlejší schodiště ze 3.NP do 4.NP je přímé jednoramenné, tvořeno ocelovými schodnicemi se skleněnými stupni. Šířka ramene je 1000 mm. 3. Materiály B420B. Pro návrh železobetonových prvků byl použit beton třídy C25/30 a betonářská ocel BETON C25/30 f ck = 25 MPa f cd = f ck / c = 25/1,5= 16,67 MPa f ctm = 2,6MPa E cm = 31GPa cu3 = 3,5 11
OCEL B420B f yk = 420 MPa f yd = f yk / s = 420/1,15 = 365,22 MPa E s = 200 GPa yd = f yd /E s = 365,22/200 = 1,83 4. Konstrukční řešení Deska D1 Uvažovaná třída prostředí: XC1, lodžie XC3 Konstrukční třída: 4 Navrženo jednotné minimální krytí: 30 mm Nosná výztuž: Ø10, Ø14 Rozdělovací výztuž, třmínky: Ø 6 Deska D3 Uvažovaná třída prostředí: XC1 Konstrukční třída: 4 Navrženo jednotné minimální krytí: 25 mm Nosná výztuž: Ø10, Ø14 Rozdělovací výztuž, třmínky: Ø6 Sloup S2 Uvažovaná třída prostředí: XC1 Konstrukční třída: 4 Navrženo minimální krytí: 25 mm Nosná výztuž: Ø12 Třmínky, výztuž hlavice: Ø6, Ø8 12
Sloup S16 Uvažovaná třída prostředí: XC1 Konstrukční třída: 4 Navrženo minimální krytí: 30 mm Nosná výztuž: Ø20 Třmínky, výztuž hlavice: Ø6, Ø8 5. Metodika výpočtu vnitřních sil Pro určení vnitřních sil konstrukce byl použit výpočetní program Scia Engineer. Konstrukce byla modelována jako prostorová, skládající se z navzájem propojených deskových a prutových prvků. Hlavice byly zohledněny proměnnou tloušťkou desky. Tento model byl použit pro dimenzování sloupů. Pro dimenzování desek byl vytvořen alternativní model s plošným podepřením desky v místech sloupů. Tímto došlo k výrazné redukci nadpodporových momentů. Pro posouzení protlačení desky byla použita metoda náhradních rámu, která zároveň sloužila pro přibližné ověření výsledků určených pomocí FEM. 6. Závěr V bakalářské práci jsem podle zadaných podkladů provedla konstrukční řešení celého objektu pomocí prostorového modelu konstrukce. Dimenzována a posuzována byla deska nad prvním a třetím nadzemním podlažím. Dále byly navrženy a posouzeny dva sloupy. K počítaným prvkům byla vypracována projektová dokumentace - výkresy tvaru a výkresy výztuže. 13
7. Seznam použitých zdrojů [1] ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí. 2004 [2] ČSN EN 1991-1 až 4: Zatížení konstrukcí. 2004 až 2007 [3] ČSN EN 1992-1-1: Navrhování betonových konstrukcí - Obecná pravidla pro pozemní stavby. 2006 [4] ČSN EN 206-1: Beton - specifikace, vlastnosti, výroba a shoda. 2001 [5] PROCHÁZKA, Jaroslav. Navrhování betonových konstrukcí: příručka k ČSN EN 1992-1-1 a ČSN EN 1992-1-2. 1. vyd. Praha: Pro Ministerstvo pro místní rozvoj a Českou komoru autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě (ČKAIT) vydalo Informační centrum ČKAIT, 2010, 330 s. Technická knižnice (ČKAIT). ISBN 978-80-87438-03-9. [6] HOLICKÝ, Milan, Jana MARKOVÁ a Miroslav SÝKORA. Zatížení stavebních konstrukcí :příručka k ČSN EN 1991 /: příručka k ČSN EN 1991. Praha: Pro Ministerstvo pro místní rozvoj a Českou komoru autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě (ČKAIT) vydalo Informační centrum ČKAIT, 2010, 131 s. ISBN 978-80-87093-89-4. 14
8. Seznam použitých zkratek a symbolů B420B C 25/30 D1 D3 E cm E s f cd f ck f ctm f yd f yk MVC NP S2 S16 XC c s cu3 yd Ø betonářská výztuž s mezí kluzu 420 MPa beton s válcovou pevností v tlaku 25 MPa a krychelnou pevností v tlaku 30 MPa první stropní deska třetí stropní deska sečnový modul pružnosti betonu modul pružnosti betonářské výztuže výpočtová (návrhová) hodnota válcové pevnosti betonu v tlaku charakteristická hodnota válcové pevnosti betonu v tlaku střední hodnota pevnosti betonu v dostředném tahu výpočtová (návrhová) hodnota meze kluzu betonářské výztuže charakteristická hodnota meze kluzu betonářské výztuže vápenocementová malta nadzemní podlaží druhý sloup šestnáctý sloup stupeň vlivu prostředí dílčí součinitel betonu dle EN1992-1-1 dílčí součinitel betonářské oceli dle EN1992-1-1 mezní poměrné přetvoření betonu v tlaku výpočtová (návrhová) hodnota mezního přetvoření betonářské oceli průměr výztužné vložky 15
9. Seznam příloh B1) Použité podklady B2) Statický výpočet B3) Výkresová dokumentace 16